麒麟蝦生態(tài)復(fù)原 (黃迪穎指導(dǎo)、年前孫捷繪圖)
麒麟蝦形態(tài)復(fù)原 (黃迪穎指導(dǎo)、物群物起孫捷繪圖)
麒麟蝦正模標(biāo)本 (曾晗供圖)
麒麟蝦和早期節(jié)肢動(dòng)物之間的演化關(guān)系 (曾晗制圖) 顏色和字母表示節(jié)肢動(dòng)物第一對(duì)附肢的不同類型
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所:近日，由中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所朱茂炎研究員領(lǐng)導(dǎo)的現(xiàn)節(jié)型化“寒武紀(jì)大爆發(fā)”研究團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過(guò)多年的關(guān)鍵過(guò)渡材料收集和工作積累，在我國(guó)云南五億多年前的石麒澄江動(dòng)物群中發(fā)現(xiàn)了解答“節(jié)肢動(dòng)物起源”之謎的關(guān)鍵過(guò)渡型化石——“麒麟蝦”。該成果11月5日在英國(guó)《自然》（Nature）雜志上在線發(fā)表。麟蝦
在距今約5.2億年前的億多源寒武紀(jì)時(shí)代，動(dòng)物界中幾乎所有的年前現(xiàn)代動(dòng)物門類在極短的時(shí)間內(nèi)爆發(fā)式出現(xiàn)，并形成了地球上最早的江動(dòng)復(fù)雜食物網(wǎng)和海洋動(dòng)物生態(tài)系統(tǒng)。這一里程碑式的物群物起重大生命演化事件，被稱為“寒武紀(jì)大爆發(fā)”。中發(fā)肢動(dòng)濟(jì)南外圍女兼職價(jià)格（電話微信189-4469-7302）真實(shí)可靠快速安排一個(gè)半世紀(jì)前，現(xiàn)節(jié)型化達(dá)爾文就在《物種起源》一書(shū)中特別提到，以三葉蟲(chóng)為代表的多門類復(fù)雜動(dòng)物在寒武紀(jì)的突然出現(xiàn)，令他深感困惑，成為對(duì)進(jìn)化論的巨大挑戰(zhàn)。
1984年由南京古生物所科學(xué)家在云南發(fā)現(xiàn)的“澄江動(dòng)物群”更加凸顯了“寒武紀(jì)大爆發(fā)”的突發(fā)性，將這一謎題的科學(xué)研究推向新高潮。澄江動(dòng)物群化石發(fā)現(xiàn)表明，包括脊椎動(dòng)物在內(nèi)，幾乎所有現(xiàn)代動(dòng)物門類在5.2億年前都已經(jīng)出現(xiàn)了。30多年以來(lái)，澄江動(dòng)物群中已發(fā)現(xiàn)屬于20多個(gè)動(dòng)物門類的280多種動(dòng)物化石，完整展現(xiàn)了當(dāng)時(shí)的動(dòng)物群落面貌。由于特殊的埋藏條件，這些化石保存了五億多年前動(dòng)物精美的軟軀體解剖學(xué)信息，為揭秘動(dòng)物門類起源之謎提供了獨(dú)一無(wú)二的直接線索。
澄江動(dòng)物群中，節(jié)肢動(dòng)物占據(jù)了主導(dǎo)地位。從寒武紀(jì)大爆發(fā)開(kāi)始，節(jié)肢動(dòng)物便是地球上最成功的動(dòng)物之一。包括蝴蝶、螃蟹、蜈蚣、蜘蛛以及已滅絕的三葉蟲(chóng)在內(nèi)，這些人們熟知的動(dòng)物都是節(jié)肢動(dòng)物。它們都具有硬化的表皮和分節(jié)的身體，以分節(jié)的附肢為特征，比如：感覺(jué)用的觸角、捕食用的鉗子、行走用的腿。節(jié)肢動(dòng)物占據(jù)了當(dāng)今地球上大約80%的動(dòng)物物種數(shù)，也是動(dòng)物界中個(gè)體數(shù)量最多的動(dòng)物，在海、陸、空各種環(huán)境和極端環(huán)境都存在。然而，一百多年來(lái)，關(guān)于節(jié)肢動(dòng)物起源的問(wèn)題一直是生物進(jìn)化研究的一個(gè)重要科學(xué)難題，吸引并困擾著一代又一代的科學(xué)家。
澄江動(dòng)物群中的節(jié)肢動(dòng)物大多屬于已滅絕的早期節(jié)肢動(dòng)物類群，保存了精細(xì)的生物解剖學(xué)信息，為解答“節(jié)肢動(dòng)物起源之謎”提供了寶貴的化石證據(jù)。這些化石吸引了古生物學(xué)、比較解剖學(xué)、發(fā)育生物學(xué)和演化生物學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域的關(guān)注，成為當(dāng)今生物進(jìn)化的研究熱點(diǎn)之一。數(shù)十年來(lái)，有關(guān)這些化石在節(jié)肢動(dòng)物起源和早期演化中的位置以及它們之間的譜系關(guān)系更是爭(zhēng)議不休。
研究團(tuán)隊(duì)此次在澄江動(dòng)物群中發(fā)現(xiàn)了一種罕見(jiàn)的節(jié)肢動(dòng)物，其身體造型奇異，嵌合了多種寒武紀(jì)動(dòng)物的形態(tài)特征，類似中國(guó)傳統(tǒng)神話中“四不像”瑞獸“麒麟”，因而被命名為“麒麟蝦”(Kylinxia)。
借助多種技術(shù)手段，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)麒麟蝦化石進(jìn)行了精細(xì)的解剖學(xué)研究。通過(guò)掃描電鏡元素分析，論證了神經(jīng)組織和消化系統(tǒng)等在化石中通常難以保存的軟軀體構(gòu)造。比較解剖學(xué)研究表明，麒麟蝦的身體具有明顯的真節(jié)肢動(dòng)物特征，包括硬化的表皮、愈合的頭殼、多節(jié)的軀干和分節(jié)的腿肢。然而，麒麟蝦的頭部卻又整合了節(jié)肢動(dòng)物祖先類型的形態(tài)構(gòu)造，包括寒武紀(jì)怪物——奧帕賓海蟹(Opabinia)特有的五只眼睛，以及寒武紀(jì)巨型捕食動(dòng)物——奇蝦(Anomalocaris)的捕食前附肢。所以，麒麟蝦嵌合了節(jié)肢動(dòng)物祖先類型和真節(jié)肢動(dòng)物的形態(tài)特征，是一種罕見(jiàn)的嵌合動(dòng)物。
為尋找麒麟蝦的演化位置、揭示其演化意義，研究團(tuán)隊(duì)中的曾晗博士在對(duì)中國(guó)澄江動(dòng)物群和加拿大布爾吉斯頁(yè)巖數(shù)萬(wàn)塊節(jié)肢動(dòng)物化石多年觀察研究的基礎(chǔ)上，整合了“節(jié)肢動(dòng)物起源和早期演化”領(lǐng)域的二十多個(gè)形態(tài)數(shù)據(jù)集，編碼了該領(lǐng)域最新的一個(gè)包括81個(gè)分類群和283個(gè)性狀的數(shù)據(jù)矩陣，采用多種模型和參數(shù)進(jìn)行了演化樹(shù)重建。譜系發(fā)生分析結(jié)果一致表明，麒麟蝦的演化位置位于真節(jié)肢動(dòng)物的最根部，處于奇蝦類和其它真節(jié)肢動(dòng)物之間。
因此，麒麟蝦代表了節(jié)肢動(dòng)物起源過(guò)程中的關(guān)鍵過(guò)渡類型，它首次填補(bǔ)了從奇蝦類到真節(jié)肢動(dòng)物之間巨大的演化空白，為真節(jié)肢動(dòng)物一系列關(guān)鍵演化創(chuàng)新的起源提供了重要參考點(diǎn)，例如硬化的表皮、分節(jié)的腿肢和愈合的頭部。
同時(shí)，麒麟蝦的研究也為解析寒武紀(jì)真節(jié)肢動(dòng)物之間的譜系關(guān)系提供了最新線索。例如，撫仙湖蟲(chóng)類或等刺蟲(chóng)類等類群曾被認(rèn)為是真節(jié)肢動(dòng)物的原始類型。麒麟蝦的發(fā)現(xiàn)和新的譜系分析改變了這些認(rèn)識(shí)，支持了大附肢類和螯肢類是真節(jié)肢動(dòng)物中更基干的類型，而等刺蟲(chóng)類、全足類（包括三葉蟲(chóng)）和撫仙湖蟲(chóng)類則屬于朝有顎類演化的支系。
值得關(guān)注的是，有關(guān)節(jié)肢動(dòng)物第一對(duì)附肢的演化問(wèn)題也是“節(jié)肢動(dòng)物起源和早期演化”研究的核心內(nèi)容之一。在冠群節(jié)肢動(dòng)物中，有顎類的第一對(duì)附肢是感覺(jué)型的觸角，而螯肢類的第一對(duì)附肢則是捕食型的螯肢。麒麟蝦的發(fā)現(xiàn)揭示了節(jié)肢動(dòng)物第一對(duì)附肢的演化新模式，它的嵌合特征有力支持了奇蝦類的爪狀前附肢和大附肢類的鉗狀附肢是同源的。該研究重建的演化模型表明，以奇蝦和麒麟蝦為代表，節(jié)肢動(dòng)物第一對(duì)附肢的原始類型是多節(jié)的捕食型附肢，但在螯肢類和有顎類的起源過(guò)程中經(jīng)歷了完全不同的演化路徑。在螯肢類的起源過(guò)程中，第一對(duì)附肢的肢節(jié)數(shù)逐步減少，演化出了鉗狀的螯肢，保留了捕食功能。而在有顎類的起源過(guò)程中，第一對(duì)附肢逐漸失去了捕食功能，最終特化為感覺(jué)型的觸角。
該成果得到了中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性前沿先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）、國(guó)家自然科學(xué)基金委、江蘇省基礎(chǔ)研究計(jì)劃、現(xiàn)代古生物學(xué)和地層學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的大力支持。
論文相關(guān)信息：Zeng, H., Zhao, F., Niu, K., Zhu, M., Huang, D., 2020. An early Cambrian euarthropod with radiodont-like raptorial appendages. Nature, https://doi.org/10.1038/s41586-020-2883-7. |
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